化學發泡劑是一種能夠產生氣體的化學品，產生的氣體通常為氮氣，二氧化碳，水分及其它少量的其它氣體。產生的氣體以氮氣為佳，滲透性低，無味無毒，可以產生性能良好，泡孔均勻的泡沫。
在加工過程的適當時間，它即會放出氣體，使塑料中形成泡孔。泡沫的形成一般可分為四個階段。第一階段，發泡劑必須完全均勻地分散在聚合物內，聚合物通常呈液體或熔融態。發泡劑此時在聚合物中可以形成真正的溶液，或者是均勻地分散在聚合物中，形成二相系統。發泡劑和高分子材料的混合通常是采用密煉或開煉形式加入，選擇發泡劑時，必須考慮煉膠溫度低于發泡劑的分解溫度。
第二階段，大量單個的氣泡形成后，該系統即轉變成一個氣體分散在液體中的系統了。系統中往往需要添加成核劑，以促進大量小氣泡形成。否則，將產生極為不均勻的泡孔。成核劑一般是極細的惰性顆粒，碳酸鈣、高嶺土碳黑等添加劑均可以作為成核劑。
第三階段，最初形成的泡孔在不斷漲大，這是因為有更多的氣體擴散并透過聚合物進入了泡孔。如果這段時間夠長，則單個的泡孔就將互相接觸并融合。如果主要是通過泡孔互連而形成的泡沫，則稱之為開孔式泡沫。如果是由互不相連的泡孔形成的泡沫，就叫閉孔式泡沫。如果允許泡孔融合無限制地進行下去，那么泡沫就會塌陷。
第四階段，當聚合物粘度增加，發泡劑分解基本完全，泡孔不能再增長時，泡沫就會穩定住，成為定型產品。采用冷卻、交聯或其它方法都可以增加聚合物粘度。發泡過程的后三個階段，從時間來看，則可短至幾分之一秒，最長也不會超過幾秒鐘。
泡沫塑料質量的好壞，與生產過程中發泡劑的分解和高分子材料的凝膠（高分子材料的粘度）是息息相關的。通常要求發泡劑的分解過程和高分子材料的凝膠過程一致，或凝膠稍早于發泡劑的分解。如果上述兩個過程不匹配，將不能獲得性能良好的泡沫。凝膠過程如果滯后于發泡過程，形成的泡孔壁粘度太低，將會導致泡沫偏軟，嚴重時不能支持泡沫材料而出現塌陷；相反，泡孔壁強度太高，使泡孔內部壓力太高，使孔壁撕裂，將會在泡沫中心出現大面積開裂。
